通信PSK通信系统性能仿真.doc

机械与电气工程学院 程序设计 课程设计报告 设计题目: PSK通信系统性能仿真 专业班级: 通信102 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成日期: 2014年1月  目录 一、设计目的 2 二、设计任务 2 三、设计内容 2 四、设计原理 2 五、调制与测试 5 六、实验结果 6 七、心得与体会 7 参考文献 7 一、设计目的 1、巩固并综合应用所学到的通信系统原理、数字信号处理、MATLAB等方面的知识，培养自学能力，提高解决实际问题的能力，增强系统分析与设计数字通信系统的技能； 2、能熟练地在MATLAB平台上进行M文件编程； 3、能使用MATLAB仿真数字通信系统的基本性能，并对仿真结果进行理论分析。 二、设计任务 1、根据选定的题目查阅通信系统原理、数字信号处理、MATLAB编程方面的资料； 2、写出相关原理，并用MATLAB分析仿真； 3、得到仿真结果，并将相关数据与理论分析结果对比分析。 三、设计内容 完成M=4的PSK通信系统的Monte Carlo仿真，检测器为计算按式给出的接收信号相位，并将最接近的相位的信号选为信号点。 四、设计原理 PSK是利用载波的不同相位表示相应的数字信息。对于二进制相位调制（M=2)来说，两个载波相位是0和π。对于M相相位调制来说M=2k，这里k是每个传输符号的信息比特数。4PSK是M=4的载波相位调制。这里，将理论差错概率与仿真的差错概率比较，进一步观察仿真与理论值之间的差别。同时，用不同的判决准则对接受信号进行判决。并比较两种判别方法的差别。 调制解调原理 一组M载波相位调制信号波形的一般表示为： 是发送滤波器的脉冲形状，A为信号的幅度。 将式中的余弦函数的相角看成两个相角的和，可以将上表示为 将归一化，则函数能量、A可归一化到1。这样一个相位调制信号可以看做两个正交载波，起始幅度取决于在每个信号区间内的相位，因此，数字相位调制信号在几何上可以用和的二维向量来表示，即 图一 表示M=4的信号点星座图。 图一 从AWGN信道中，在一个信号区间内接收到的带宽信号可以表示为 这里和是加性噪声的两个正交分量。 可以将这个接收信号与，给出的和作相关，两个相关器的输出产生受噪声污损的信号分量，它们可表示为 式中和定义为 这两个正交噪声分量和是零均值，互不相关的高斯随机过程。这样，和。和的方差是 最佳检测器将接收信号向量r投射到M个可能的传输信号向量{}之一上去，并选取对应于最大投影的向量。据此，得到相关准则为 ，m=0,1,…，M-1 由于全部信号都具有相等的能量，因此，对数字相位调制一种等效的检测器标准是计算接收信号向量r=(,)的相位为 并从信号集{}中选取其相位最接近的信号。 在AWGN信道中，因为二相相位调制与二进制PAM是相同的，所以差错概率为，式中是每比特的能量。四相相位调制可以看作两个正交载波上的二相相位调制系统，所以1个比特的差错概率与二相相位调制是一样的。对于M4的符号差错概率不存在简单的闭式表达式。对的一种好的近似式是 式中比特/符号。 判决方法: （1）最大投影法：最佳检测器将接收到的信号向量r投射到M个可能的传输信号向量之一上去，并选取对应于最大投影的向量。试验中用的是将r向量与作为标准的s向量作向量积后选取最大者的方法。 （2）对数字相位调制一种等效的检测器标准是计算接收信号向量r=(,)的相位为 并从信号集{}中选取其相位最接近的信号。 五、调制与测试 先产生一个4种符号（2比特）的序列，将它映射到相应的4相信号点，如图中M=4的情况所示 程序： N=10000; E=1; % energy per symbol snr=10^(snr_in_dB/10); % signal-to-noise ratio sgma=sqrt(E/snr)/2; % noise variance % the signal mapping s00=[1 0]; s01=[0 1]; s11=[-1 0]; s10=[0 -1]; 为了完成这个任务，利用一个随机数列发生器，它会产